第01讲 化学反应的热效应 -2026年暑假新高二化学自学提升讲义（全国通用）

第01讲 化学反应的热效应 学习目标 1、了解反应热的概念，能正确判断吸热反应和放热反应。 2、知道通过实验可定量测定反应热，掌握中和反应反应热测定的实验及注意事项。 3、掌握内能、焓变与反应热的关系。 4、掌握热化学方程式的意义及书写方法。 知识导图 新知精讲 【知识点1】化学反应的反应热 1、吸热反应和放热反应 化学上把最终表现为吸收热量的化学反应叫作吸热反应，把最终表现为释放热量的化学反应叫作放热反应。 2、反应热 (1)反应热的概念 当化学反应在一定的温度下进行时，反应所释放或吸收的热量称为该反应在此温度下的热效应，简称反应热。 (2)表示方法：用符号Q表示，反应吸热时Q取正值，即Q>0；反应放热时Q取负值，即Q<0。 吸热反应 放热反应 反应物反应产物， 体系的能量增大，故Q取正值； 反应物反应产物， 体系的能量减小，故Q取负值。 E(反应物)<E(反应产物)，Q>0 E(反应物)>E(反应产物)，Q<0 3、反应热与化学键的关系 4、记忆常见的放热反应和吸热反应 常见的 放热反应 a．所有的燃烧反应，如：木炭、CH4等在空气或氧气中的燃烧，钠、H2在氯气中燃烧，镁条在CO2中燃烧等。 b．所有的酸碱中和反应，如：HCl＋NaOH===NaCl＋H2O c．大多数的化合反应，如：CaO＋H2O===Ca(OH)2 d．铝热反应，如：2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3 e．活泼金属与水、与酸的反应，如：2Na＋2H2O===2NaOH+H2↑ f．生成沉淀的反应 常见的 吸热反应 a．大多数分解反应，如：NH4ClNH3↑＋HCl↑、CaCO3CaO＋CO2↑ b．Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应 c．以碳、CO、H2为还原剂的氧化还原反应：如：H2＋CuOH2O＋Cu、C＋H2O(g)CO＋H2 【典例分析】 【例1】已知反应A+B—→C(吸热)分两步进行：①A+B—→X(放热)；②X—→C(吸热)。下列示意图能正确表示总反应过程中能量变化的是 【答案】A 【解析】总反应为吸热反应，则A+B的总能量低于C的总能量，反应①为放热反应，则A+B的总能量高于X的总能量，反应②为吸热反应，则X的总能量低于C的总能量，故A正确。 【例2】有下列常见的化学反应：①Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应　②大多数的分解反应　③大多数的化合反应　④铝热反应　⑤C和H2O(g)、C和CO2的反应　⑥中和反应　⑦可燃物的燃烧　⑧金属与酸的置换反应 其中属于放热反应的是____________(填序号，下同)，属于吸热反应的是__________。  【答案】③④⑥⑦⑧　①②⑤ 【例3】SF6是一种优良的绝缘气体，分子结构中只存在S—F键。已知：1 mol S(s)转化为气态硫原子吸收能量280 kJ，断裂1 mol F—F键、S—F键需吸收的能量分别为160 kJ、330 kJ。则常温下1 mol硫单质与 3 mol F2发生反应：S(s)+3F2(g)===SF6(g)的反应热 Q=__________，该反应为________(填“放热”或“吸热”)反应。  【答案】-1 220 kJ　放热 【解析】反应物断裂化学键时吸收的总能量为280 kJ+3×160 kJ=760 kJ，1个SF6分子中有6个S—F键，形成化学键释放的总能量为330 kJ×6=1 980 kJ，Q=-(1 980-760) kJ=-1 220 kJ，该反应为放热反应。 【知识点2】测定中和反应的反应热 1、反应热数值的获得方法 (1)反应热的数值可以通过实验测得，也可以通过理论计算求得。 (2)热化学：用实验方法和理论方法研究反应热的化学分支。 2、反应热测定的方法和装置 (1)测定反应热的仪器——量热计 如图是一种简易量热计示意图： (2)测定方法：将反应物加入内筒并搅拌使之迅速反应，测量反应前后溶液温度的变化值。 3.实验探究——中和反应的反应热的测定 (1)实验原理 通过实验测定一定量的强酸和强碱溶液反应前后溶液的温度差，根据 Q=-mc(T2-T1)=-C(T2-T1)计算反应热(c为比热容)。 (2)实验步骤 ①向量热计内筒中加入1.0 mol·L-1的盐酸100 mL，盖上杯盖，插入温度计，匀速搅拌后记录初始温度T1。 ②向250 mL的烧杯中加入1.0 mol·L-1的NaOH溶液100 mL，调节温度为T1。 ③快速将烧杯中的碱液倒入量热计中，盖好杯盖，匀速搅拌，记录体系达到的最高温度T2。 ④重复上述实验操作，记录每次的实验数据，取其平均值作为计算依据。 【思考】 问题 分析 实验装置仪器选择 (1)测量盐酸和NaOH溶液的温度时能否选用不同的温度计？ 实验操作 (2)测完酸后能否直接测量碱的温度？应该如何操作？ (3)为何将溶液迅速倒入内筒后，立即盖上杯盖？ (4)能否将NaOH溶液分多次倒入量热计中？ 【答案】(1)否，不同的温度计会存在仪器误差 (2)否，残留的酸会与碱反应，造成酸碱消耗，热量损失。测定一种溶液后必须用水冲洗干净并用滤纸擦干后再测另一种溶液 (3)减少热量的损失 (4)否，操作要迅速，尽量减少热量的散失 4、数据处理 (1)盐酸、氢氧化钠溶液为稀溶液,其密度近似地认为都是1 g·cm-3,反应前后溶液的比热容为4.18 kJ·K-1·kg-1。该实验中盐酸和NaOH溶液反应的反应热Q=-0.836(T2-T1) kJ。 换算为强酸与强碱发生中和反应生成1 mol H2O(l)的反应热： Q=-8.36(T2-T1) kJ或- kJ。 (2)该小组用0.50 mol·L-1的硝酸和KOH做同样的测定实验，初步处理后的数据见下表： 三次实验平均值 反应前后温差(T2-T1)/K 换算生成1 mol H2O(l)放出的热量/kJ KOH溶液、盐酸各50 mL 3.41 57.0 NaOH溶液、硝酸各100 mL 3.42 57.2 【思考】 (1)大量精确实验测得，在25℃和101 kPa下，强酸的稀溶液与强碱的稀溶液发生中和反应生成1 mol H2O(l)时，放出57.3 kJ的热量。该小组三次不同的实验测得数据小于57.3 kJ·mol-1，试分析产生误差可能的原因。 ①量取酸碱溶液时，操作或读数不当； ②量热计保温效果不好； ③溶液混合时速度不够快，或没有及时盖上杯盖； ④读取反应后温度时，过早或过晚，不是读取的最高温度。 (2)指导老师总结时说“若用1.1 mol·L-1NaOH或KOH代替原来的碱溶液实验，可能实验结果更准确”，请你帮老师解释原因。 碱稍过量，盐酸能全部参加反应，最后用盐酸的物质的量换算生成1 mol H2O(l)的反应热，所得数据更精确。 (3)上述测定实验中所用酸、碱溶液体积差别很大，测得生成1 mol H2O(l)时，反应热却很接近，原因是什么？ 在中和反应反应热测定实验数据处理时，要用参加反应的n(H+)或n(OH-)换算生成1 mol液态水放出的热量，其数值与反应物的量的多少无关。 (4)用浓硫酸代替盐酸对结果会产生什么影响？用醋酸代替盐酸对结果会产生什么影响？ 浓硫酸溶于水时放热，使所测反应热的数值偏大；弱酸电离时吸热，使所测反应热的数值偏小。 5、中和热测定的误差分析——以50mL 0.50mol·L－1盐酸与50mL 0.55mol·L－1 NaOH反应为例 引起误差的实验操作 温度差 |ΔH| 保温措施不好 偏小 偏小 搅拌不充分 偏小 偏小 所用酸、碱浓度过大 偏大 偏大 用同浓度的氨水代替NaOH溶液 偏小 偏小 用同浓度的醋酸代替盐酸 偏小 偏小 【答案】偏小 偏小 偏小 偏小 偏大 偏大 偏小 偏小 偏小 偏小 【典例分析】 【例1】关于中和反应反应热的测定实验，下列说法正确的是 A.向稀盐酸中滴加稀氨水，测得反应生成1 mol H2O(l)时放出的热量等于57.3 kJ B.中和反应反应热的测定实验中，能用温度计代替搅拌器，用于搅拌反应物 C.中和反应的本质是H+与OH-结合生成H2O，因此所有中和反应的反应热数值均相等 D.中和反应反应热的测定实验中，其他条件不变，用稀硫酸替代稀盐酸，测得生成1 mol H2O(l)的反应热数值不变 【答案】D 【解析】稀氨水是弱碱，电离需吸热，放出的热量小于57.3 kJ，A错误；中和反应反应热的测定实验中，不能用温度计代替搅拌器，B错误；弱酸或弱碱的中和反应因电离过程吸热，反应热数值不同，C错误；强酸(如硫酸、盐酸)与强碱反应生成1 mol H2O(l)时，反应热数值相同，D正确。 【例2】借助盐酸与NaOH溶液反应，用如图所示装置测定中和反应的反应热。下列说法错误的是 A.用温度计测量酸溶液的温度后不能立即测量碱溶液的温度 B.为了保证完全被中和，采用稍过量的NaOH溶液 C.若用同浓度的醋酸溶液代替盐酸进行实验，计算所得反应热Q偏大 D.若无杯盖或盖得不严密，计算所得反应热Q偏小 【答案】D 【解析】测量酸溶液温度后立即测量碱溶液温度，温度计上残留的酸会与碱反应，导致碱溶液初始温度测量不准确，应将温度计洗净擦干后再测碱溶液温度，A正确；采用稍过量的NaOH溶液可确保盐酸完全被中和，减少实验误差，B正确；醋酸为弱酸，电离过程吸热，与NaOH溶液发生中和反应时实际放出热量小于强酸，导致反应热Q偏大，C正确；无杯盖或盖得不严密会导致热量散失，计算所得反应热Q偏大，D错误。 【例3】利用如图装置测定中和反应的反应热的实验步骤如下： ①用量筒量取50 mL 0.25 mol·L-1硫酸倒入小烧杯中，测出硫酸温度； ②用另一量筒量取50 mL 0.55 mol·L-1 NaOH溶液，并用另一温度计测出其温度； ③将NaOH溶液倒入小烧杯中，设法使之混合均匀，测出混合液最高温度。回答下列问题： (1)环形玻璃搅拌棒的作用是____________。  (2)倒入NaOH溶液的正确操作是__________(填字母)。  A.沿玻璃棒缓慢倒入 B.分三次少量倒入 C.一次迅速倒入 (3)实验数据如下表所示。 ①请填写表中的空白： 实验次数 起始温度t1/℃ 终止温度t2/℃ 温度差平均值 (t2-t1)/℃ H2SO4 NaOH 平均值 1 26.2 26.0 26.1 29.5 2 27.0 27.4 27.2 32.3 3 25.9 25.9 25.9 29.2 4 26.4 26.2 26.3 29.8 ②近似认为0.55 mol·L-1 NaOH溶液和0.25 mol·L-1硫酸溶液的密度都是1 g·cm-3，中和后生成溶液的比热容c=4.18 J·g-1·℃-1。则中和反应生成1 mol H2O(l)的反应热Q=_____kJ·mol-1(列出计算式即可)。  ③上述实验数值结果与57.3 kJ·mol-1有偏差，产生偏差的原因可能是________(填字母)。  a.实验装置保温、隔热效果差 b.用温度计测定H2SO4溶液起始温度后直接测定NaOH溶液的温度 c.分多次把NaOH溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中 【答案】(1)搅拌，使酸与碱迅速混合，使反应充分进行，保持体系的温度均匀　(2)C　(3)①3.4 ②-　③abc 【解析】(2)为了减少热量的散失，倒入氢氧化钠溶液时，必须一次迅速倒入，故C符合题意。(3)①第1次实验硫酸和NaOH溶液起始平均温度为26.1 ℃，反应后温度为29.5 ℃，反应前后温度差为3.4 ℃；第2次实验硫酸和NaOH溶液起始平均温度为27.2 ℃，反应后温度为32.3 ℃，反应前后温度差为5.1 ℃；第3次实验硫酸和NaOH溶液起始平均温度为25.9 ℃，反应后温度为29.2 ℃，反应前后温度差为3.3 ℃；第4次实验硫酸和NaOH溶液起始平均温度为26.3 ℃，反应后温度为29.8 ℃，反应前后温度差为3.5 ℃；第2次实验反应前后温度差大,舍弃这组数据,用实验1、3、4反应前后的温度差求平均值为3.4 ℃。②50 mL 0.25 mol·L-1硫酸与50 mL 0.55 mol·L-1氢氧化钠溶液的质量和m=100 mL×1 g·cm-3=100 g，c=4.18 J·g-1·℃-1，即该实验测得的中和反应的反应热Q=- kJ·mol-1。 【知识点3】化学反应的焓变 1、焓与反应焓变 2、反应热与反应焓变的关系 (1)对于等压条件下进行的化学反应，如果反应中物质的能量变化全部转化为热能(没有与电能、光能等其他形式的能量形式发生转化)，则反应焓变等于该反应的反应热，表达式：Qp=ΔH。 (2)反应焓变与吸热反应和放热反应的关系 【归纳总结】根据物质的焓计算焓变：ΔH=生成物的焓总和 - 反应物的焓总和 3、反应焓变(ΔH)与键能的关系 (1)键能：在25 ℃和101 kPa下，气态分子中1 mol化学键解离成气态原子所吸收的能量，如图，表示“H—H”键能为436 kJ·mol-1。 (2)依据键能计算反应焓变 以H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g)反应的能量变化为例说明，如图所示： ΔH=(436+243)kJ·mol-1-(431+431)kJ·mol-1=-183 kJ·mol-1。  计算结果表明：1 mol H2与1 mol Cl2反应生成2 mol HCl时，放出183 kJ的能量。  【归纳总结】根据键能理论计算焓变：ΔH=反应物的键能总和-反应产物的键能总和 【典例分析】 【例1】1 mol CH4(g)和1 mol Cl2(g)在光照下反应生成1 mol CH3Cl(g)和1 mol HCl(g)的能量变化如图所示(g表示气态，ΔE代表能量差)。 已知：①键能是指气态分子中1 mol化学键解离成气态原子所吸收的能量。 ②几种共价键的键能如下： 化学键 C—H Cl—Cl C—Cl 键能/(kJ·mol-1) 413 243 339 下列叙述正确的是 A.光照强度不同，能量差会发生变化 B.气态原子形成1 mol CH4(g)放出的能量为413 kJ C.H—Cl键的键能为431 kJ·mol-1 D.上述反应中反应产物总能量高于反应物总能量 【答案】C 【解析】从图像可看出，能量差与反应物总能量和反应产物总能量有关，与反应条件无关，A错误；气态原子形成1 mol CH4(g)放出的能量为413 kJ·mol-1×4 mol=1 652 kJ，B错误；根据键能的定义可知，断裂1 mol C—H键和1 mol Cl—Cl键吸收的总能量为656 kJ，假设1 mol H—Cl键的键能为a，生成1 mol C—Cl键和1 mol H—Cl键放出的总能量为339 kJ+a，由图像知，反应物总能量比反应产物总能量高114 kJ，即656 kJ-(339 kJ+a)=-114 kJ，a=431 kJ，故H—Cl键的键能为431 kJ·mol-1，C正确。 【例2】已知：①2NO2(g)⥫⥬N2O4(g)　ΔH1<0；②2NO2(g)⥫⥬N2O4(l)　ΔH2<0。 下列能量变化示意图正确的是(　　) 【答案】A 【解析】根据题中两个热化学方程式可知，NO2转化为N2O4为放热反应，说明2 mol NO2具有的能量大于1 mol N2O4具有的能量，又因为1 mol气态N2O4的能量高于1 mol液态N2O4的能量，A符合题意。 【例3】已知：H2(g)+O2(g)===H2O(g)，反应过程中的能量变化如图所示，回答下列问题。 (1)a、b、c分别代表什么意义？ a：____________；  b：____________；  c：____________。  (2)该反应是________(填“放热”或“吸热”)反应，ΔH________(填“>”或“<”)0。  【答案】(1)旧键断裂吸收的能量　新键形成放出的能量　反应热　(2)放热　< 【知识点4】热化学方程式 1、热化学方程式的概念及意义 (1)概念：把一个化学反应中物质的变化和反应的焓变同时表示出来的化学方程式。 (2)意义：热化学方程式不仅表明了物质的变化，还表明了焓变(能量变化)。 (3)实例：H2(g)+O2(g)===H2O(l)　ΔH=-285.8 kJ·mol-1表示的意义：在298 K、101 kPa下，1 mol H2(g)与0.5 mol O2(g)反应生成1 mol H2O(l)时，放出的热量是285.8 kJ。  2、热化学方程式的书写 (1)注明反应时的温度和压强，298 K(25℃)、101 kPa下进行的反应可不注明。 (2)注明反应物和反应产物的聚集状态：固态(s)、液态(l)、气态(g)、溶液(aq)。 (3)热化学方程式的化学计量数，可以是整数或分数。化学计量数必须与ΔH相对应，如果化学计量数加倍，则ΔH也要加倍。正、逆反应ΔH的数值相等、符号相反。 如：H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH＝－285.8 kJ·mol－1 2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－571.6kJ·mol－1 (4)ΔH必须与化学方程式一一对应。 ΔH的单位中“mol-1”，指的是“每摩尔反应”，对于相同物质的反应，当化学计量数不同时，其ΔH也不同。 (5)区别于普通方程式,一般不注明“↑”“↓”以及“点燃”“加热”等。 (6)同素异形体转化的热化学方程式除了注明状态外，还要注明名称，如C(s，金刚石)、C(s，石墨)。 3．可逆反应的ΔH表示反应物完全反应的热量变化。 如N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＝－92.4 kJ·mol－1。 表示在101 kPa、25 ℃时，1 mol N2(g)和3 mol H2(g)完全反应生成2 mol NH3(g)时放出92.4 kJ的热量。但实际上1 mol N2(g)和3 mol H2(g)充分反应，不可能生成 2 mol NH3(g)，故实际反应放出的热量肯定小于92.4 kJ。 【典例分析】 【例1】N2H4是一种高效清洁的火箭燃料。0.25 mol N2H4(g)完全燃烧生成N2(g)和H2O(g)时，放出133.5 kJ热量。则下列热化学方程式正确的是 A.N2H4(g)+O2(g)===N2(g)+H2O(g)　ΔH=+267 kJ·mol-1 B.N2H4(g)+O2(g)===N2(g)+2H2O(g)　ΔH=-534 kJ·mol-1 C.N2H4(g)+O2(g)===N2(g)+2H2O(g)　ΔH=+534 kJ·mol-1 D.N2H4(g)+O2(g)===N2(g)+2H2O(l)　ΔH=-133.5 kJ·mol-1 【答案】B 【解析】该反应为放热反应，A、C项错误；0.25 mol N2H4(g)完全燃烧生成N2(g)和H2O(g)时放出133.5 kJ热量，则1 mol N2H4(g)完全燃烧生成N2(g)和H2O(g)时放出的热量为534 kJ，B项正确、D项错误。 【例2】判断下列热化学方程式的正误，错误的指明原因。 (1)2NO2===O2+2NO　ΔH=+116.2 kJ·mol-1(　　) ____________________________________________________________。  (2)3.2 g CH4完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l)时放出178 kJ的热量，其热化学方程式为CH4(g)+2O2(g)=== CO2(g)+2H2O(l)　ΔH=-890 kJ(　　) ____________________________________________________________。  (3)已知N2(g)+3H2(g)⥫⥬2NH3(g)　ΔH=-92 kJ·mol-1，则NH3(g)⥫⥬N2(g)+H2(g)　ΔH=+46 kJ·mol-1 (　　) ____________________________________________________________。  (4)2 mol HgO分解生成液态汞和氧气时,吸收181.4 kJ的热量,则HgO(s)===Hg(l)+O2(g)　ΔH=-90.7 kJ·mol-1 (　　) ____________________________________________________________。  【答案】(1)×　物质未标明聚集状态 (2)×　数值正确，单位应为kJ·mol-1 (3)√ (4)×　该反应吸热，ΔH的符号应为“+” 【例3】依据事实，写出下列反应的热化学方程式。 (1)完全燃烧生成氮气和气态水时，放出133.5 kJ热量_____。 (2)1 g碳与适量水蒸气反应生成CO和，吸收10.94 kJ热量_____。 (3)23 g某液态有机物和一定量的氧气混合点燃，恰好完全反应，生成27 g液态水和22.4 L(标准状况)并放出683.5 kJ的热量_____。 (4)下图是和1 molCO反应生成和NO过程中能量变化的示意图，请写出和CO反应的热化学方程式：_____。 【答案】(1) (2) (3) (4) 【详解】（1）完全燃烧生成氮气和气态水时，放出热量，即。 （2）碳与适量水蒸气反应生成CO和，吸收热量，即。 （3）燃烧生成水和，有机物中O的质量为8 g，该液态有机物中原子个数比为，化学式为，热化学方程式为。 （4）由图可知其热化学方程式为 。 课后精练 1、下列反应属于氧化还原反应，又符合Q>0的是 A.Ba(OH)2与HCl的反应 B.甲烷在O2中的燃烧反应 C.锌与稀H2SO4反应 D.灼热的炭与CO2反应 【答案】D 【解析】Ba(OH)2与HCl的反应是酸碱中和反应，无化合价变化，不属于氧化还原反应，且反应放热，即Q<0，A不符合题意；甲烷燃烧生成二氧化碳和水，C元素和O元素的化合价都发生变化，该反应是氧化还原反应，但该反应属于放热反应，即Q<0，B不符合题意；锌与稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气，该反应是氧化还原反应，且该反应属于放热反应，即Q<0，C不符合题意；灼热的炭与CO2反应生成CO，C的化合价发生变化，属于氧化还原反应，且该反应为吸热反应，即Q>0，D符合题意。 2、下列有关图像的描述错误的是(已知图像中Ek、Ek'、a、b均大于0) A.图甲中的反应为放热反应，ΔH=(Ek-Ek') kJ·mol-1 B.图乙表示金刚石(s)转化为石墨(s)过程中的能量变化，石墨(s)比金刚石(s)稳定 C.图丙所示反应的热化学方程式为N2(g)+O2(g)⥫⥬2NO(g)　ΔH=-b kJ·mol-1 D.图丁是反应2A(g)⥫⥬B(g)的能量变化示意图，则有2A(g)⥫⥬B(l)　ΔH<-a kJ·mol-1 【答案】C 3、下列四个选项中，表示吸热反应的是 【答案】A 【解析】从图像中提取反应物总能量与反应产物总能量的大小关系。E(反应物)<E(反应产物)的反应为吸热反应，A正确；每一个化学反应有新物质生成的同时，都伴随着能量变化，故E(反应物)与E(反应产物)不可能相等，C错误；根据断裂化学键时吸收能量，形成化学键时释放能量可知，D错误。 4、已知EA、EB、EC、ED分别表示A(g)、B(g)、C(g)、D(g)所具有的能量，则对于吸热反应：A(g)+B(g)=== C(g)+D(g)，下列说法正确的是 A.EA>EC B.EA>EC+ED C.EA+EB>EC+ED D.EA+EB<EC+ED 【答案】D 【解析】反应物的总能量低于反应产物的总能量的反应为吸热反应，故吸热反应A(g)+B(g)===C(g)+D(g)中，EA+EB<EC+ED。 5、25 ℃时，一定量的甲烷与a L(已折合成标准状况)空气的混合气体充分反应，甲烷恰好完全燃烧，恢复至25 ℃时，放出b kJ的热量。假设空气中氧气的体积分数是，则下列热化学方程式正确的是 A.CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l)　ΔH= -b kJ·mol-1 B.CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(g)　ΔH= - kJ·mol-1 C.CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l)　ΔH= - kJ·mol-1 D.CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l)　ΔH= + kJ·mol-1 【答案】C 【解析】甲烷与氧气反应的化学方程式为CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l)，空气中氧气的体积为 L，n(O2)== mol，即一定量的CH4与 mol O2恰好完全燃烧放出b kJ热量，则1 mol CH4与2 mol O2恰好完全燃烧放出 kJ热量，即甲烷燃烧的热化学方程式为CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l)　ΔH= - kJ·mol-1。 6、CO(g)与H2O(g)反应过程的能量变化如图所示，下列有关两者反应的说法正确的是 A.该反应为吸热反应 B.1mol CO(g)和1mol H2O(g)具有的总能量大于1mol CO2(g)和1mol H2(g)具有的总能量 C.反应的热化学方程式为CO(g)+H2O(g)===CO2(g)+H2(g)　ΔH=+41 kJ·mol-1 D.1 mol CO2(g)和1 mol H2(g)反应生成1 mol CO(g)和1 mol H2O(g)要放出41 kJ的热量 【答案】B 【解析】由图可知，反应物的总能量大于反应产物的总能量，为放热反应，故A项错误、B项正确；放热反应的焓变为负值，则热化学方程式为CO(g)+H2O(g)===CO2(g)+H2(g)　ΔH=-41 kJ·mol-1，故C项错误；由C项分析可知，1 mol CO2(g)和1 mol H2(g)反应生成1 mol CO(g)和1 mol H2O(g)要吸收41 kJ热量，故D项错误。 7、汽车发动机工作时会引发N2和O2反应，其能量变化示意图如图所示，已知 N2(g)+O2(g)===2NO(g)的反应热Q=+183 kJ·mol-1。键能是指气态分子中1 mol化学键解离成气态原子所吸收的能量。下列说法错误的是 A.a=498 B.NO中化学键的键能为630 kJ·mol-1 C.物质所具有的总能量：甲>丙>乙 D.2 mol NO(g)分解为2 mol N(g)与2 mol O(g)时吸收1 260 kJ的热量 【答案】C 【解析】由图可知,氮气、氧气、一氧化氮的键能分别为945 kJ·mol-1、a kJ·mol-1和1 260 kJ·mol-1×=630 kJ·mol-1，由反应热Q=反应物键能总和-反应产物键能总和可得a=183+630×2-945=498，A、B正确；由图可知，氮气和氧气吸收能量发生化学键断裂转化为更高能量的氮原子和氧原子，所以乙的总能量高于甲的总能量，乙→丙是形成新化学键得到生成物的过程，需要释放热量，所以乙的总能量高于丙的总能量，又因为该反应吸热，则物质所具有的总能量：乙>丙>甲，C错误；由图可知，2 mol氮原子和2 mol氧原子生成2 mol一氧化氮时释放1 260 kJ的热量，则2 mol一氧化氮分解为2 mol氮原子和2 mol氧原子时吸收1 260 kJ的热量，D正确。 8、中国研究人员研制出一种新型复合光催化剂，利用太阳光在催化剂表面实现高效分解水，其主要过程如图所示。 已知：几种物质中化学键的键能如表所示： 化学键 H2O中H—O O2中O==O H2中H—H H2O2中O—O H2O2中O—H 键能/(kJ·mol-1) 463 496 436 138 463 若反应过程中分解了2 mol水，则下列说法不正确的是 A.总反应为2H2O2H2↑+O2↑ B.过程Ⅰ吸收了926 kJ能量 C.过程Ⅱ放出了574 kJ能量 D.过程Ⅲ属于放热反应 【答案】D 【解析】由图可知，过程Ⅰ为2 mol H2O变成2 mol氢原子和2 mol羟基，吸收的能量为463 kJ×2=926 kJ，故B正确；过程Ⅱ为2 mol氢原子和2 mol羟基生成1 mol氢气和1 mol过氧化氢,放出的能量为436 kJ+138 kJ =574 kJ，故C正确；过程Ⅲ为1 mol过氧化氢变成1 mol氧气和1 mol氢气，断开1 mol H2O2中的2 mol H—O键和1 mol O—O键,形成1 mol O2中O==O键和1 mol H2中H—H键，吸收的能量为463 kJ×2+138 kJ =1 064 kJ，放出的能量为496 kJ+436 kJ=932 kJ，吸收的能量大于放出的能量，该过程为吸热反应，故D错误。 9、在测定中和反应的反应热的实验中，至少应知道的数据是 ①酸的浓度和体积　②碱的浓度和体积　③比热容　④反应后溶液的质量　⑤生成水的质量　⑥反应前后温度的变化 A.①②③⑥ B.①③④⑤ C.③④⑤⑥ D.全部 【答案】A 【解析】由反应热的计算公式Q=-cmΔT可知，计算中和反应的反应热时，至少需要的数据有比热容c，酸的浓度和体积，碱的浓度和体积，反应前后温度的变化ΔT，然后计算出反应后溶液的质量、生成水的物质的量，故选A。 10、在一定条件下，CH4和CO燃烧的热化学方程式如下： CH4(g)+2O2(g)===2H2O(l)+CO2(g)　ΔH=-890 kJ·mol-1 2CO(g)+O2(g)===2CO2(g)　ΔH=-566 kJ·mol-1 如果有CH4和CO的混合气体充分燃烧，放出的热量为262.9 kJ，生成的CO2用过量的饱和石灰水完全吸收，可得到50 g白色沉淀。则混合气体中CH4和CO的体积比为 A.1∶2 B.1∶3 C.2∶3 D.3∶2 【答案】C 【解析】设CH4为a mol，CO为b mol，石灰水过量时只生成碳酸钙，关系式为CaCO3~CO2，根据碳元素守恒：a mol+b mol==0.5 mol,由CH4和CO燃烧的热化学方程式及放出的热量可得890 kJ·mol-1×a mol + kJ·mol-1×b mol=262.9 kJ，联立方程式，解得a=0.2、b=0.3，则混合气体中CH4和CO的体积比=物质的量之比=0.2 mol∶0.3 mol=2∶3，故选C。 11、某化学兴趣小组对生石灰与水反应是放热反应进行了实验探究，在除了用手触摸试管壁感觉发热外，还设计了下列几个可行性方案(实验装置中夹持装置已略去)。 (1)甲方案：将温度计与盛有生石灰的小试管用橡皮筋捆绑在一起，放入盛有水的小烧杯中，用胶头滴管向小试管中缓缓滴加水，看到的现象是______________，说明反应放热。  (2)乙方案：将盛有生石灰的小试管插入带支管的试管中，支管接①或②，用胶头滴管向小试管中缓缓滴加水，看到的现象是_________(接①)，__________(接②)，说明反应放热。  (3)丙方案：用胶头滴管向盛有生石灰且带支管的试管中滴加水，支管接的导管中放有适量无水硫酸铜粉末，看到的现象是____________，说明反应放热，其原因是__________。  【答案】(1)小试管中固体变成乳状，同时有大量水蒸气产生，温度计温度上升　(2)导管口有气泡产生　U形管左边水柱下降，右边水柱上升　(3)无水硫酸铜粉末变蓝　水与生石灰反应放出热量，使水蒸发，无水硫酸铜遇水变蓝 【解析】(1)CaO与H2O反应生成Ca(OH)2，反应放出大量的热，小试管内有水蒸气产生，温度计温度上升。(2)由于CaO与H2O反应放热，使小试管内温度升高，接①时，导管口有气泡冒出；接②时，U形管左侧水柱下降，右侧水柱上升。(3)CaO与H2O反应放热，使小试管内水分蒸发，无水CuSO4吸水后生成蓝色的CuSO4·5H2O。 12、钌(Ru)是重要的催化剂元素。 Ⅰ.研究人员通过实验在钌催化剂表面成功观察到CO与O形成化学键生成CO2的过程，起始阶段及反应过程如图： 回答下列问题： (1)整个实验过程中放出能量的是________(填字母)。  A.O2→2O B.状态Ⅰ→状态Ⅱ C.状态Ⅱ→状态Ⅲ (2)CO2的形成过程中，图中物质最稳定的是状态________(填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”)；从能量角度考虑钌催化剂的作用是____________。  (3)已知2CO(g)+O2(g)===2CO2(g)　ΔH=-566 kJ·mol-1，O2中O==O键键能为498 kJ·mol-1，CO2中C==O键键能为803 kJ·mol-1，则CO中碳氧键的键能为________kJ·mol-1。  Ⅱ.用钌(Ru)基催化剂催化CO2(g)和H2(g)的反应如图所示： (4)钌(Ru)元素在反应中呈现的化合价为__________。  (5)图示中物质__________(填化学式)为该反应的中间产物。  (6)反应生成23 g液态HCOOH时放出15.6 kJ的热量，此时转移________mol电子，该反应的热化学方程式为____________________。  【答案】(1)C　(2)Ⅲ　降低反应的活化能　(3)1 074　(4)+2　(5)RuH2、(HCOO)2Ru　(6)1　CO2(g)+H2(g) ===HCOOH(l)　ΔH=-31.2 kJ·mol-1 【解析】(1)O2→2O，化学键断裂需要吸收能量，A不符合题意；状态Ⅰ→状态Ⅱ，反应物分子变成活化分子需要吸收能量，B不符合题意；状态Ⅱ→状态Ⅲ，活化分子变成反应产物分子放出能量，C符合题意。(3)反应热=反应物键能总和-反应产物键能总和,即ΔH=2×E(C≡O)+E(O==O)-4×E(C==O)=2×E(C≡O)+498 kJ·mol-1-4×803 kJ·mol-1=-566 kJ·mol-1，则E(C≡O)=1 074 kJ·mol-1。(4)H元素和O元素的电负性大于钌元素，根据结构简式可判断Ru元素在该反应中呈现的化合价为+2价。(5)图为催化CO2(g)和H2(g)反应生成HCOOH的反应机理，物质Ⅰ在合成甲酸的过程中的物质的量没有改变，只是改变了反应机理，所以物质Ⅰ为该反应的催化剂，Ⅱ、Ⅲ为中间产物。(6)根据整个流程可知，反应生成23 g液态HCOOH时放出15.6 kJ的热量,反应物为CO2和H2,反应产物为HCOOH，23 g HCOOH的物质的量为=0.5 mol，所以生成1 mol液态HCOOH放出31.2 kJ能量，热化学方程式为H2(g)+CO2(g)===HCOOH(l)　ΔH=-31.2 kJ·mol-1；结合热化学方程式可知，当生成0.5 mol甲酸时，有0.5 mol氢气参加反应，1个氢气参加反应转移2个电子，则0.5 mol氢气参加反应转移1 mol电子。 13．人类的一切活动都离不开能量，研究化学能与热能具有重要价值。回答下列问题： (1)反应  。其能量变化如图所示。该反应的___________(填“”或“”)，、中较稳定的是___________。 (2)、、的摩尔燃烧焓分别为、、。 ①燃烧的热化学方程式为 ，燃烧生成液态水放出的热量为___________kJ。 ②燃烧生成的热化学方程式为 ，若该反应放热22.2 kJ，则反应中转移___________。 (3)某实验小组用图装置进行中和反应的反应热的测定实验。每次取溶液和硫酸溶液测定中和反应的反应热，实验装置如图乙所示［近似认为的NaOH溶液和的硫酸溶液的密度都是，溶液的比热容均为］，三次实验温度差的平均值为。 ①若杯盖盖得不严密，计算所得反应热___________(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。 ②生成时的反应热___________(保留三位有效数字)。 【答案】(1) (2)   1144    0.4 (3)偏大 【详解】（1）由图可知，该反应是反应物A(s)总能量小于生成物总能量B(s)的吸热反应，则反应的焓变：△H＞０；物质的能量越高，越不稳定，所以A(s)比B(s)稳定； （2）①氢气的燃烧热为1mol氢气完全燃烧生成液态水放出的热量，则由氢气的燃烧热为−286kJ/mol可知，表示氢气燃烧的热化学方程式为：  ；由方程式可知，8g氢气燃烧生成液态水放出的热量为：×286kJ/mol=1144kJ； ②碳燃烧生成一氧化碳的反应为：，由碳和一氧化碳的燃烧热可得如下热化学方程式：ⅰ.  ，ⅱ.   ，由盖斯定律可知， 反应ⅰ-反应ⅱ=目标反应，则反应△H=(-394kJ/mol)-(-283kJ/mol)=-111kJ/mol，反应的热化学方程式为：  ；由热化学方程式可知，反应放热22.2 kJ时，反应转移电子的物质的量为：×2=0.4mol； （3）①若杯盖盖得不严密会造成热量散失，导致计算所得反应热ΔH偏大； ②由题意可知，氢氧化钠溶液与硫酸溶液反应时，氢氧化钠溶液不足，则反应生成0.025mol水放出的热量为：100g×0.00418kJ/(g·℃) ×3.2℃=1.3376kJ，则反应生成1mol液态水的反应热ΔH=-≈-53.5kJ。 14．已知在高温、高压、催化剂作用下，1 mol石墨转化为金刚石吸收1.9 kJ的热量。 (1)该反应的_______(填“>”或“<”)0。 (2)石墨和金刚石中，_______更稳定。 (3)已知常温时红磷比白磷稳定，有下列反应： ； 。若a、b均大于零，则a和b的关系为___(填字母)。 A． B． C． D．无法确定 (4)下图是和反应生成和过程的能量变化示意图。 ①请写出该反应的热化学方程式：_______________________________。 ②若在该反应体系中加入催化剂，则对反应热_______(填“有”或“没有”)影响。 (5)0.3 mol气态高能燃料乙硼烷()在氧气中反应生成固态三氧化二硼和液态水时放出649.5 kJ热量，其热化学方程式为______________________________。 【答案】(1)> (2)石墨 (3)C (4) 没有 (5) 【详解】（1）石墨转化为金刚石吸收热量，所以该反应的。 （2）能量越低的物质越稳定。石墨和金刚石中，石墨能量更低，所以石墨更稳定。 （3）常温时红磷比白磷稳定，则红磷能量更低，所以同质量的红磷燃烧生成放出的热量少，则，选C。 （4）①根据题图可知和反应生成和放出的能量为，该反应的热化学方程式为 。 ②催化剂只能降低反应的活化能，不能改变反应物、生成物的能量，若在该反应体系中加入催化剂，对反应热没有影响。 （5）0.3 mol气态高能燃料乙硼烷()在氧气中反应生成固态三氧化二硼和液态水时放出649.5 kJ热量，可知1 mol气态高能燃料乙硼烷()在氧气中反应生成固态三氧化二硼和液态水时放出2165 kJ热量，则热化学方程式为 。 第 1 页 共 1 页 学科网（北京）股份有限公司 $ 第01讲 化学反应的热效应 学习目标 1、了解反应热的概念，能正确判断吸热反应和放热反应。 2、知道通过实验可定量测定反应热，掌握中和反应反应热测定的实验及注意事项。 3、掌握内能、焓变与反应热的关系。 4、掌握热化学方程式的意义及书写方法。 知识导图 新知精讲 【知识点1】化学反应的反应热 1、吸热反应和放热反应 化学上把最终表现为吸收热量的化学反应叫作吸热反应，把最终表现为释放热量的化学反应叫作放热反应。 2、反应热 (1)反应热的概念 当化学反应在一定的温度下进行时，反应所释放或吸收的热量称为该反应在此温度下的热效应，简称反应热。 (2)表示方法：用符号Q表示，反应吸热时Q取正值，即Q>0；反应放热时Q取负值，即Q<0。 吸热反应 放热反应 反应物反应产物， 体系的能量增大，故Q取正值； 反应物反应产物， 体系的能量减小，故Q取负值。 E(反应物)<E(反应产物)，Q>0 E(反应物)>E(反应产物)，Q<0 3、反应热与化学键的关系 4、记忆常见的放热反应和吸热反应 常见的 放热反应 a．所有的燃烧反应，如：木炭、CH4等在空气或氧气中的燃烧，钠、H2在氯气中燃烧，镁条在CO2中燃烧等。 b．所有的酸碱中和反应，如：HCl＋NaOH===NaCl＋H2O c．大多数的化合反应，如：CaO＋H2O===Ca(OH)2 d．铝热反应，如：2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3 e．活泼金属与水、与酸的反应，如：2Na＋2H2O===2NaOH+H2↑ f．生成沉淀的反应 常见的 吸热反应 a．大多数分解反应，如：NH4ClNH3↑＋HCl↑、CaCO3CaO＋CO2↑ b．Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应 c．以碳、CO、H2为还原剂的氧化还原反应：如：H2＋CuOH2O＋Cu、C＋H2O(g)CO＋H2 【典例分析】 【例1】已知反应A+B—→C(吸热)分两步进行：①A+B—→X(放热)；②X—→C(吸热)。下列示意图能正确表示总反应过程中能量变化的是 【例2】有下列常见的化学反应：①Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应　②大多数的分解反应　③大多数的化合反应　④铝热反应　⑤C和H2O(g)、C和CO2的反应　⑥中和反应　⑦可燃物的燃烧　⑧金属与酸的置换反应 其中属于放热反应的是____________(填序号，下同)，属于吸热反应的是__________。  【例3】SF6是一种优良的绝缘气体，分子结构中只存在S—F键。已知：1 mol S(s)转化为气态硫原子吸收能量280 kJ，断裂1 mol F—F键、S—F键需吸收的能量分别为160 kJ、330 kJ。则常温下1 mol硫单质与 3 mol F2发生反应：S(s)+3F2(g)===SF6(g)的反应热 Q=__________，该反应为________(填“放热”或“吸热”)反应。  【知识点2】测定中和反应的反应热 1、反应热数值的获得方法 (1)反应热的数值可以通过实验测得，也可以通过理论计算求得。 (2)热化学：用实验方法和理论方法研究反应热的化学分支。 2、反应热测定的方法和装置 (1)测定反应热的仪器——量热计 如图是一种简易量热计示意图： (2)测定方法：将反应物加入内筒并搅拌使之迅速反应，测量反应前后溶液温度的变化值。 3.实验探究——中和反应的反应热的测定 (1)实验原理 通过实验测定一定量的强酸和强碱溶液反应前后溶液的温度差，根据 Q=-mc(T2-T1)=-C(T2-T1)计算反应热(c为比热容)。 (2)实验步骤 ①向量热计内筒中加入1.0 mol·L-1的盐酸100 mL，盖上杯盖，插入温度计，匀速搅拌后记录初始温度T1。 ②向250 mL的烧杯中加入1.0 mol·L-1的NaOH溶液100 mL，调节温度为T1。 ③快速将烧杯中的碱液倒入量热计中，盖好杯盖，匀速搅拌，记录体系达到的最高温度T2。 ④重复上述实验操作，记录每次的实验数据，取其平均值作为计算依据。 【思考】 问题 分析 实验装置仪器选择 (1)测量盐酸和NaOH溶液的温度时能否选用不同的温度计？ 实验操作 (2)测完酸后能否直接测量碱的温度？应该如何操作？ (3)为何将溶液迅速倒入内筒后，立即盖上杯盖？ (4)能否将NaOH溶液分多次倒入量热计中？ 4、数据处理 (1)盐酸、氢氧化钠溶液为稀溶液,其密度近似地认为都是1 g·cm-3,反应前后溶液的比热容为4.18 kJ·K-1·kg-1。该实验中盐酸和NaOH溶液反应的反应热Q=-0.836(T2-T1) kJ。 换算为强酸与强碱发生中和反应生成1 mol H2O(l)的反应热： Q=-8.36(T2-T1) kJ或- kJ。 (2)该小组用0.50 mol·L-1的硝酸和KOH做同样的测定实验，初步处理后的数据见下表： 三次实验平均值 反应前后温差(T2-T1)/K 换算生成1 mol H2O(l)放出的热量/kJ KOH溶液、盐酸各50 mL 3.41 57.0 NaOH溶液、硝酸各100 mL 3.42 57.2 【思考】 (1)大量精确实验测得，在25℃和101 kPa下，强酸的稀溶液与强碱的稀溶液发生中和反应生成1 mol H2O(l)时，放出57.3 kJ的热量。该小组三次不同的实验测得数据小于57.3 kJ·mol-1，试分析产生误差可能的原因。 ①量取酸碱溶液时，操作或读数不当； ②量热计保温效果不好； ③溶液混合时速度不够快，或没有及时盖上杯盖； ④读取反应后温度时，过早或过晚，不是读取的最高温度。 (2)指导老师总结时说“若用1.1 mol·L-1NaOH或KOH代替原来的碱溶液实验，可能实验结果更准确”，请你帮老师解释原因。 碱稍过量，盐酸能全部参加反应，最后用盐酸的物质的量换算生成1 mol H2O(l)的反应热，所得数据更精确。 (3)上述测定实验中所用酸、碱溶液体积差别很大，测得生成1 mol H2O(l)时，反应热却很接近，原因是什么？ 在中和反应反应热测定实验数据处理时，要用参加反应的n(H+)或n(OH-)换算生成1 mol液态水放出的热量，其数值与反应物的量的多少无关。 (4)用浓硫酸代替盐酸对结果会产生什么影响？用醋酸代替盐酸对结果会产生什么影响？ 浓硫酸溶于水时放热，使所测反应热的数值偏大；弱酸电离时吸热，使所测反应热的数值偏小。 5、中和热测定的误差分析——以50mL 0.50mol·L－1盐酸与50mL 0.55mol·L－1 NaOH反应为例 引起误差的实验操作 温度差 |ΔH| 保温措施不好 搅拌不充分 所用酸、碱浓度过大 用同浓度的氨水代替NaOH溶液 用同浓度的醋酸代替盐酸 【典例分析】 【例1】关于中和反应反应热的测定实验，下列说法正确的是 A.向稀盐酸中滴加稀氨水，测得反应生成1 mol H2O(l)时放出的热量等于57.3 kJ B.中和反应反应热的测定实验中，能用温度计代替搅拌器，用于搅拌反应物 C.中和反应的本质是H+与OH-结合生成H2O，因此所有中和反应的反应热数值均相等 D.中和反应反应热的测定实验中，其他条件不变，用稀硫酸替代稀盐酸，测得生成1 mol H2O(l)的反应热数值不变 【例2】借助盐酸与NaOH溶液反应，用如图所示装置测定中和反应的反应热。下列说法错误的是 A.用温度计测量酸溶液的温度后不能立即测量碱溶液的温度 B.为了保证完全被中和，采用稍过量的NaOH溶液 C.若用同浓度的醋酸溶液代替盐酸进行实验，计算所得反应热Q偏大 D.若无杯盖或盖得不严密，计算所得反应热Q偏小 【例3】利用如图装置测定中和反应的反应热的实验步骤如下： ①用量筒量取50 mL 0.25 mol·L-1硫酸倒入小烧杯中，测出硫酸温度； ②用另一量筒量取50 mL 0.55 mol·L-1 NaOH溶液，并用另一温度计测出其温度； ③将NaOH溶液倒入小烧杯中，设法使之混合均匀，测出混合液最高温度。回答下列问题： (1)环形玻璃搅拌棒的作用是____________。  (2)倒入NaOH溶液的正确操作是__________(填字母)。  A.沿玻璃棒缓慢倒入 B.分三次少量倒入 C.一次迅速倒入 (3)实验数据如下表所示。 ①请填写表中的空白： 实验次数 起始温度t1/℃ 终止温度t2/℃ 温度差平均值 (t2-t1)/℃ H2SO4 NaOH 平均值 1 26.2 26.0 26.1 29.5 2 27.0 27.4 27.2 32.3 3 25.9 25.9 25.9 29.2 4 26.4 26.2 26.3 29.8 ②近似认为0.55 mol·L-1 NaOH溶液和0.25 mol·L-1硫酸溶液的密度都是1 g·cm-3，中和后生成溶液的比热容c=4.18 J·g-1·℃-1。则中和反应生成1 mol H2O(l)的反应热Q=_____kJ·mol-1(列出计算式即可)。  ③上述实验数值结果与57.3 kJ·mol-1有偏差，产生偏差的原因可能是________(填字母)。  a.实验装置保温、隔热效果差 b.用温度计测定H2SO4溶液起始温度后直接测定NaOH溶液的温度 c.分多次把NaOH溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中 【知识点3】化学反应的焓变 1、焓与反应焓变 2、反应热与反应焓变的关系 (1)对于等压条件下进行的化学反应，如果反应中物质的能量变化全部转化为热能(没有与电能、光能等其他形式的能量形式发生转化)，则反应焓变等于该反应的反应热，表达式：Qp=ΔH。 (2)反应焓变与吸热反应和放热反应的关系 【归纳总结】根据物质的焓计算焓变：ΔH=生成物的焓总和 - 反应物的焓总和 3、反应焓变(ΔH)与键能的关系 (1)键能：在25 ℃和101 kPa下，气态分子中1 mol化学键解离成气态原子所吸收的能量，如图，表示“H—H”键能为436 kJ·mol-1。 (2)依据键能计算反应焓变 以H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g)反应的能量变化为例说明，如图所示： ΔH=(436+243)kJ·mol-1-(431+431)kJ·mol-1=-183 kJ·mol-1。  计算结果表明：1 mol H2与1 mol Cl2反应生成2 mol HCl时，放出183 kJ的能量。  【归纳总结】根据键能理论计算焓变：ΔH=反应物的键能总和-反应产物的键能总和 【典例分析】 【例1】1 mol CH4(g)和1 mol Cl2(g)在光照下反应生成1 mol CH3Cl(g)和1 mol HCl(g)的能量变化如图所示(g表示气态，ΔE代表能量差)。 已知：①键能是指气态分子中1 mol化学键解离成气态原子所吸收的能量。 ②几种共价键的键能如下： 化学键 C—H Cl—Cl C—Cl 键能/(kJ·mol-1) 413 243 339 下列叙述正确的是 A.光照强度不同，能量差会发生变化 B.气态原子形成1 mol CH4(g)放出的能量为413 kJ C.H—Cl键的键能为431 kJ·mol-1 D.上述反应中反应产物总能量高于反应物总能量 【例2】已知：①2NO2(g)⥫⥬N2O4(g)　ΔH1<0；②2NO2(g)⥫⥬N2O4(l)　ΔH2<0。 下列能量变化示意图正确的是(　　) 【例3】已知：H2(g)+O2(g)===H2O(g)，反应过程中的能量变化如图所示，回答下列问题。 (1)a、b、c分别代表什么意义？ a：____________；  b：____________；  c：____________。  (2)该反应是________(填“放热”或“吸热”)反应，ΔH________(填“>”或“<”)0。  【知识点4】热化学方程式 1、热化学方程式的概念及意义 (1)概念：把一个化学反应中物质的变化和反应的焓变同时表示出来的化学方程式。 (2)意义：热化学方程式不仅表明了物质的变化，还表明了焓变(能量变化)。 (3)实例：H2(g)+O2(g)===H2O(l)　ΔH=-285.8 kJ·mol-1表示的意义：在298 K、101 kPa下，1 mol H2(g)与0.5 mol O2(g)反应生成1 mol H2O(l)时，放出的热量是285.8 kJ。  2、热化学方程式的书写 (1)注明反应时的温度和压强，298 K(25℃)、101 kPa下进行的反应可不注明。 (2)注明反应物和反应产物的聚集状态：固态(s)、液态(l)、气态(g)、溶液(aq)。 (3)热化学方程式的化学计量数，可以是整数或分数。化学计量数必须与ΔH相对应，如果化学计量数加倍，则ΔH也要加倍。正、逆反应ΔH的数值相等、符号相反。 如：H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH＝－285.8 kJ·mol－1 2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－571.6kJ·mol－1 (4)ΔH必须与化学方程式一一对应。 ΔH的单位中“mol-1”，指的是“每摩尔反应”，对于相同物质的反应，当化学计量数不同时，其ΔH也不同。 (5)区别于普通方程式,一般不注明“↑”“↓”以及“点燃”“加热”等。 (6)同素异形体转化的热化学方程式除了注明状态外，还要注明名称，如C(s，金刚石)、C(s，石墨)。 3．可逆反应的ΔH表示反应物完全反应的热量变化。 如N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＝－92.4 kJ·mol－1。 表示在101 kPa、25 ℃时，1 mol N2(g)和3 mol H2(g)完全反应生成2 mol NH3(g)时放出92.4 kJ的热量。但实际上1 mol N2(g)和3 mol H2(g)充分反应，不可能生成 2 mol NH3(g)，故实际反应放出的热量肯定小于92.4 kJ。 【典例分析】 【例1】N2H4是一种高效清洁的火箭燃料。0.25 mol N2H4(g)完全燃烧生成N2(g)和H2O(g)时，放出133.5 kJ热量。则下列热化学方程式正确的是 A.N2H4(g)+O2(g)===N2(g)+H2O(g)　ΔH=+267 kJ·mol-1 B.N2H4(g)+O2(g)===N2(g)+2H2O(g)　ΔH=-534 kJ·mol-1 C.N2H4(g)+O2(g)===N2(g)+2H2O(g)　ΔH=+534 kJ·mol-1 D.N2H4(g)+O2(g)===N2(g)+2H2O(l)　ΔH=-133.5 kJ·mol-1 【例2】判断下列热化学方程式的正误，错误的指明原因。 (1)2NO2===O2+2NO　ΔH=+116.2 kJ·mol-1(　　) ____________________________________________________________。  (2)3.2 g CH4完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l)时放出178 kJ的热量，其热化学方程式为CH4(g)+2O2(g)=== CO2(g)+2H2O(l)　ΔH=-890 kJ(　　) ____________________________________________________________。  (3)已知N2(g)+3H2(g)⥫⥬2NH3(g)　ΔH=-92 kJ·mol-1，则NH3(g)⥫⥬N2(g)+H2(g)　ΔH=+46 kJ·mol-1 (　　) ____________________________________________________________。  (4)2 mol HgO分解生成液态汞和氧气时,吸收181.4 kJ的热量,则HgO(s)===Hg(l)+O2(g)　ΔH=-90.7 kJ·mol-1 (　　) ____________________________________________________________。  【例3】依据事实，写出下列反应的热化学方程式。 (1)完全燃烧生成氮气和气态水时，放出133.5 kJ热量_____。 (2)1 g碳与适量水蒸气反应生成CO和，吸收10.94 kJ热量_____。 (3)23 g某液态有机物和一定量的氧气混合点燃，恰好完全反应，生成27 g液态水和22.4 L(标准状况)并放出683.5 kJ的热量_____。 (4)下图是和1 molCO反应生成和NO过程中能量变化的示意图，请写出和CO反应的热化学方程式：_____。 课后精练 1、下列反应属于氧化还原反应，又符合Q>0的是 A.Ba(OH)2与HCl的反应 B.甲烷在O2中的燃烧反应 C.锌与稀H2SO4反应 D.灼热的炭与CO2反应 2、下列有关图像的描述错误的是(已知图像中Ek、Ek'、a、b均大于0) A.图甲中的反应为放热反应，ΔH=(Ek-Ek') kJ·mol-1 B.图乙表示金刚石(s)转化为石墨(s)过程中的能量变化，石墨(s)比金刚石(s)稳定 C.图丙所示反应的热化学方程式为N2(g)+O2(g)⥫⥬2NO(g)　ΔH=-b kJ·mol-1 D.图丁是反应2A(g)⥫⥬B(g)的能量变化示意图，则有2A(g)⥫⥬B(l)　ΔH<-a kJ·mol-1 3、下列四个选项中，表示吸热反应的是 4、已知EA、EB、EC、ED分别表示A(g)、B(g)、C(g)、D(g)所具有的能量，则对于吸热反应：A(g)+B(g)=== C(g)+D(g)，下列说法正确的是 A.EA>EC B.EA>EC+ED C.EA+EB>EC+ED D.EA+EB<EC+ED 5、25 ℃时，一定量的甲烷与a L(已折合成标准状况)空气的混合气体充分反应，甲烷恰好完全燃烧，恢复至25 ℃时，放出b kJ的热量。假设空气中氧气的体积分数是，则下列热化学方程式正确的是 A.CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l)　ΔH= -b kJ·mol-1 B.CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(g)　ΔH= - kJ·mol-1 C.CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l)　ΔH= - kJ·mol-1 D.CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l)　ΔH= + kJ·mol-1 6、CO(g)与H2O(g)反应过程的能量变化如图所示，下列有关两者反应的说法正确的是 A.该反应为吸热反应 B.1mol CO(g)和1mol H2O(g)具有的总能量大于1mol CO2(g)和1mol H2(g)具有的总能量 C.反应的热化学方程式为CO(g)+H2O(g)===CO2(g)+H2(g)　ΔH=+41 kJ·mol-1 D.1 mol CO2(g)和1 mol H2(g)反应生成1 mol CO(g)和1 mol H2O(g)要放出41 kJ的热量 7、汽车发动机工作时会引发N2和O2反应，其能量变化示意图如图所示，已知 N2(g)+O2(g)===2NO(g)的反应热Q=+183 kJ·mol-1。键能是指气态分子中1 mol化学键解离成气态原子所吸收的能量。下列说法错误的是 A.a=498 B.NO中化学键的键能为630 kJ·mol-1 C.物质所具有的总能量：甲>丙>乙 D.2 mol NO(g)分解为2 mol N(g)与2 mol O(g)时吸收1 260 kJ的热量 8、中国研究人员研制出一种新型复合光催化剂，利用太阳光在催化剂表面实现高效分解水，其主要过程如图所示。 已知：几种物质中化学键的键能如表所示： 化学键 H2O中H—O O2中O==O H2中H—H H2O2中O—O H2O2中O—H 键能/(kJ·mol-1) 463 496 436 138 463 若反应过程中分解了2 mol水，则下列说法不正确的是 A.总反应为2H2O2H2↑+O2↑ B.过程Ⅰ吸收了926 kJ能量 C.过程Ⅱ放出了574 kJ能量 D.过程Ⅲ属于放热反应 9、在测定中和反应的反应热的实验中，至少应知道的数据是 ①酸的浓度和体积　②碱的浓度和体积　③比热容　④反应后溶液的质量　⑤生成水的质量　⑥反应前后温度的变化 A.①②③⑥ B.①③④⑤ C.③④⑤⑥ D.全部 10、在一定条件下，CH4和CO燃烧的热化学方程式如下： CH4(g)+2O2(g)===2H2O(l)+CO2(g)　ΔH=-890 kJ·mol-1 2CO(g)+O2(g)===2CO2(g)　ΔH=-566 kJ·mol-1 如果有CH4和CO的混合气体充分燃烧，放出的热量为262.9 kJ，生成的CO2用过量的饱和石灰水完全吸收，可得到50 g白色沉淀。则混合气体中CH4和CO的体积比为 A.1∶2 B.1∶3 C.2∶3 D.3∶2 11、某化学兴趣小组对生石灰与水反应是放热反应进行了实验探究，在除了用手触摸试管壁感觉发热外，还设计了下列几个可行性方案(实验装置中夹持装置已略去)。 (1)甲方案：将温度计与盛有生石灰的小试管用橡皮筋捆绑在一起，放入盛有水的小烧杯中，用胶头滴管向小试管中缓缓滴加水，看到的现象是______________，说明反应放热。  (2)乙方案：将盛有生石灰的小试管插入带支管的试管中，支管接①或②，用胶头滴管向小试管中缓缓滴加水，看到的现象是_________(接①)，__________(接②)，说明反应放热。  (3)丙方案：用胶头滴管向盛有生石灰且带支管的试管中滴加水，支管接的导管中放有适量无水硫酸铜粉末，看到的现象是____________，说明反应放热，其原因是__________。  12、钌(Ru)是重要的催化剂元素。 Ⅰ.研究人员通过实验在钌催化剂表面成功观察到CO与O形成化学键生成CO2的过程，起始阶段及反应过程如图： 回答下列问题： (1)整个实验过程中放出能量的是________(填字母)。  A.O2→2O B.状态Ⅰ→状态Ⅱ C.状态Ⅱ→状态Ⅲ (2)CO2的形成过程中，图中物质最稳定的是状态________(填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”)；从能量角度考虑钌催化剂的作用是____________。  (3)已知2CO(g)+O2(g)===2CO2(g)　ΔH=-566 kJ·mol-1，O2中O==O键键能为498 kJ·mol-1，CO2中C==O键键能为803 kJ·mol-1，则CO中碳氧键的键能为________kJ·mol-1。  Ⅱ.用钌(Ru)基催化剂催化CO2(g)和H2(g)的反应如图所示： (4)钌(Ru)元素在反应中呈现的化合价为__________。  (5)图示中物质__________(填化学式)为该反应的中间产物。  (6)反应生成23 g液态HCOOH时放出15.6 kJ的热量，此时转移________mol电子，该反应的热化学方程式为____________________。  13．人类的一切活动都离不开能量，研究化学能与热能具有重要价值。回答下列问题： (1)反应  。其能量变化如图所示。该反应的___________(填“”或“”)，、中较稳定的是___________。 (2)、、的摩尔燃烧焓分别为、、。 ①燃烧的热化学方程式为 ，燃烧生成液态水放出的热量为___________kJ。 ②燃烧生成的热化学方程式为 ，若该反应放热22.2 kJ，则反应中转移___________。 (3)某实验小组用图装置进行中和反应的反应热的测定实验。每次取溶液和硫酸溶液测定中和反应的反应热，实验装置如图乙所示［近似认为的NaOH溶液和的硫酸溶液的密度都是，溶液的比热容均为］，三次实验温度差的平均值为。 ①若杯盖盖得不严密，计算所得反应热___________(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。 ②生成时的反应热___________(保留三位有效数字)。 14．已知在高温、高压、催化剂作用下，1 mol石墨转化为金刚石吸收1.9 kJ的热量。 (1)该反应的_______(填“>”或“<”)0。 (2)石墨和金刚石中，_______更稳定。 (3)已知常温时红磷比白磷稳定，有下列反应： ； 。若a、b均大于零，则a和b的关系为___(填字母)。 A． B． C． D．无法确定 (4)下图是和反应生成和过程的能量变化示意图。 ①请写出该反应的热化学方程式：_______________________________。 ②若在该反应体系中加入催化剂，则对反应热_______(填“有”或“没有”)影响。 (5)0.3 mol气态高能燃料乙硼烷()在氧气中反应生成固态三氧化二硼和液态水时放出649.5 kJ热量，其热化学方程式为______________________________。 第 1 页 共 1 页 学科网（北京）股份有限公司 $